Ein Beitrag zur Effizienzsteigerung von elektromechanischen Antrieben; basierend auf einem mathematischen Modell ferrofluidaler Strömungen

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Die Arbeit beschäftigt sich mit der Effizienzsteigerung von elektromechanischen Antrieben durch magnetisch kontrollierbare Fluide, basierend auf einem mathematischen Modell ferrofluidaler Strömungen unter Berücksichtigung des Magnetfeldes und des Wärmestromes. Eine umfassende Analyse des Standes der Technik bietet einen Überblick über magnetische und rheologische Flüssigkeiten sowie deren Anwendungsmöglichkeiten. In Voruntersuchungen wird der kraftverstärkende Einfluss des Ferrofluids im Luftspalt eines Eisenkreises dargestellt und mithilfe des FEM-Simulationswerkzeugs COMSOL berechnet. Der Schwerpunkt liegt auf der mathematisch-mechanischen Modellierung des Taylor-Couette-Systems, wobei die Navier-Stokes-Gleichungen das Strömungsverhalten beschreiben. Berechnungen zum Geschwindigkeitsfeld bei konstanter und variabler Viskosität sowie ein analytisches Temperaturmodell, das das Verhalten des Elektromotors annähert, werden durchgeführt. Nach den theoretischen Untersuchungen folgt die experimentelle Evaluierung eines Prototyps einer ferrofluidunterstützten permanenterregten Synchronmaschine, einschließlich simulativer Berechnungen mit COMSOL und detaillierter Darstellung der Messergebnisse zu Erwärmung und Dauerlauf. Im letzten Teil wird eine innovative Entwicklung vorgestellt, bei der eine magnetisch kontrollierbare rheologische Flüssigkeit als funktionsbestimmendes Element dient. Die modellbasierte Untersuchung und die Prototyp